7/23/2019 c2_ise_2009

1/7

Curs 2Curs 2Curs 2Curs 2

STRUCTURILE I CARACTERISTICILE REELELOR ELECTRICE

2.1. Definiii

innd cont de faptul ccentralele care produc energia electric sunt ntr-un numrmai redus n raport cu cel al centrelor de consum i mai ales, cu cel al consumatorilor, aaprut necesitatea realizrii unor instalaii electrice capabile s transmit puterea i energiaelectricprodusn centrale tuturor consumatorilor, indiferent de mrimea sau amplasamentullor. Aceste instalaii alctuite dintr-un ansamblu de linii electrice aeriene i subterane, precumi din staii i posturi de transformare constituie reelele electrice.

n funcie de poziia reciproc a centralelor electrice i a centrelor de consum, de

mrimea puterilor produse i de distanele dintre surse i consumatori, rezult necesitatearealizrii unor linii electrice de diferite tensiuni nominale, care din punct de vedere al roluluipe care l au, pot fi mprite n doucategorii:

- liniile electrice de transport - tensiuni nominale de 400 kV, 220 kV, 110 kV- transmit puteri mari, de ordinul zecilor sau sutelor deMW, de la centrale sau din zonele excedentare spre zonesau centre de consum situate la distane mari (zeci..sutede km)

- liniile electrice de distribuie- cu tensiuni nominale de 0,4 kV, 6 kV, 10 kV, 20 kV,110 kV

- preiau puterile de pe partea secundar a staiilor sauposturilor de transformare i le distribuie receptorilor deenergie electric.

Reeaua electric cuprinznd liniile i staiile care asigur legtura ntre bornelegeneratoarelor, pn la bornele receptoarelor, se ncadreaz ntr-un ansamblu mai mare,denumit sistem electroenergetic (SEE), n care intr, n plus, generatoarele electrice dincentrale (fr turbine de antrenare) i toi receptorii de energie electric. Dac la sistemulelectroenergetic se adaug, n partea centralelor i celelalte instalaii, respectiv turbinele,cazanele, depozitele de combustibil pentru centralele termoelectrice i turbinele, barajele ilacurile de acumulare la centralele hidroelectrice, iar pe partea consumatorilor se consider

mpreun cu receptoarele de energie electric i mainile sau mecanismele antrenate de

acestea, ansamblul de instalaii rezultata constituie un sistem energetic.

2. Cerine impuse reelelor electrice

Structura unei reele electrice trebuie sndeplineascurmtoarele cerine:i. sigurana n funcionare reelele electrice trebuie s rspund cerinelor

corespunztoare categoriilor de receptoare alimentate i sasigure continuitatea nalimentare, conform condiiilor contractuale stabilite;

ii. elasticitatea proprietatea de a se adapta diverselor regimuri de funcionare i striale SEE;

iii. economicitatea se referla configuraia optimde reea, fiind urmritreducereacheltuielilor de investiii i de exploatare (pierderi minime);

7/23/2019 c2_ise_2009

2/7

iv. calitatea energiei furnizate asigurarea nivelului de tensiune corespunztor laconsumatori i eliminarea factorilor perturbatori.

2.3. Criterii de alegere a tensiunilor nominale

Alegerea tensiunilor nominale n reelele electrice este determinatde considerente ca:- valoarea puterilor active solicitate de consumatori la un moment dat;- amplasarea consumatorilor fade reelele electrice existente;- tipul receptoarelor de energie electricinstalate la consumatori.

Standardul european CEI 38/1983 recomand:400/230 V la j.t.1013 kV2025 kV la m.t.3335 kV110 kV la .t.400, 220 kV la f..t.

Valorile tensiunilor nominale i ale abaterilor admisibile sunt prescrise pe plannaional de STAS 930.

n general, pentru fiecare cuplu putere distana de transport se poate asocia otensiune optim. n acelai timp, trebuie precizat c fiecare treaptde tensiune costscumpdatorit transformatoarelor. Aceste considerente duc la concluzia c numrul optim alnivelurilor de tensiune ntr-un sistem este relativ sczut 4, incluznd i nivelul de j.t.: ex. 2(3) tensiuni de distribuie, 1 tensiune pentru reeaua de repartiie (110 kV) i o tensiune pentrureelele electrice de mare capacitate de transport (400, 500, 750 kV).

Creterea puterii sarcinilor electrice determin i creterea valorilor tensiunilornominale ale reelelor electrice (se exclud tensiunile intermediare i cresc rapoartele detransformare ale transformatoarelor din staii). n plus, un numr mare de trepte de tensiunegenereaz probleme de exploatare, datorit stocului mare de materiale necesare, piese derezervi transformatoare.

Raportul dintre dou tensiuni nominale consecutive trebuie s fie mai mare dect 2.ntr-o reea, variaiile de tensiune nu trebuie sfie mai mari de 10% din Un, reea.

Relaia ntre puterile transportate i nivelul de tensiune corespunztor se recomandafi:

- nivele de j.t. pentru puteri mai mici de 50 kW (consumatori casnici i teriari)- nivele de m.t. pentru puteri mai mici de 2000 kW- nivele de .t. pentru puteri maxime simultan absorbite mai mari de 2000 kW.

Reelele electrice se construiesc etapizat, utilizndu-se soluii auto-restructurante, care

spermite dezvoltarea lor n funcie de creterea consumului.Tensiuni standardizate:

Europa 10, 11 kV mai ales n mediul urban20, 22 kV mediul urban i rural33, 35 kV reele aeriene rurale110 kV

S.U.A. 13,8 kV138 kV

Nivelele de j.t.

220/380 V Europa i rile africane230/400 V Europa

7/23/2019 c2_ise_2009

3/7

240/415 V Anglia, Common Wealth, Extremul Orient120/208 V consumatori casnici i 277/480 V distribuie publicn S.U.A.

Standardul CEI 38/1983 prevede pentru nivelul de joastensiune valorile 230/400 V,urmnd ca i n ara noastr toate reelele electrice de j.t. s se dimensioneze corespunztor

tensiunilor recomandate de acest standard.

2.4. Clasificarea reelelor electrice

Este greu de realizat o clasificare riguroasa reelelor electrice, neexistnd puncte devedere unanime referitoare la acest subiect. Una din variantele de clasificare are la bazurmtoarele criterii: tensiunea nominal de funcionare a reelelor, destinaia, teritoriul pecare se ntind, topologia lor.

2.4.1. Clasificarea reelelor n funcie de tensiunea nominalDin acest punct de vedere, se ntlnescreele de:

i. joastensiune: Un1 kVii. medie tensiune: Un35 kViii. nalttensiune: Un220 kViv. foarte nalttensiune: Un> 220 kV.

Trecerea unei reele la tensiuni superioare de distribuie s-a fcut prin aplicarea a douprocedee: procedeul suprapunerii se creeaz progresiv o nou reea peste cea existent, carecoexist pn la nlocuirea total a instalaiilor vechi (singurul procedeu utilizabil n cadruloraelor mari sau a zonelor cu expansiune rapid); procedeul substituiei presupune echiparea progresiva reelei existente cu elemente latensiunea superioar, dei funcionarea ei are loc la tensiunea inferioarcare trebuie nlocuit;trecerea propriu-zis la noua tensiune urmeaz s se efectueze odat cu nlocuireatransformatoarelor din reea.

2.4.2. Clasificarea reelelor n funcie de destinaieConform acestui criteriu, se ntlnesc:

i. reele de transport asigur transportul unor puteri mari la consumatori mari,situai la distane mari (de ordinul sutelor de km), realiznd legturi ntreprincipalele noduri ale sistemului electroenergetic; sunt reele de .t. i f..t.;

ii. reele de distribuie asigura transportul unor puteri relativ reduse, pe distane

scurte i la un grup limitat de consumatori; includ cel puin dou trepte detensiune, una joasi una medie (datoritcapacitii insuficiente de alimentare aconsumatorilor numai prin reeaua de joastensiune la care sunt racordai, de celemai multe ori n mod direct).

2.4.3. Clasificarea reelelor n funcie de extinderea lorDupextinderea lor, reelele electrice pot fi:

i. republicane sunt magistrale de nalti foarte nalttensiune, ce strbat distanefoarte mari, la nivelul rii;

ii. regionale ntinse pe suprafee mai reduse:iii. urbane

iv. ruralev. industriale (n interiorul ntreprinderilor).

7/23/2019 c2_ise_2009

4/7

2.4.4. Clasificarea reelelor n funcie de topologieReelele electrice trebuie sasigure transportul i distribuia energiei electrice cu un

grad de siguran ridicat, chiar n situaia n care componentele lor sunt grav avariate.Creterea siguranei n alimentarea cu energiei se face fie prin construirea unor linii sauaparate corespunztor dimensionate, fie prin creterea numrului de circuite. Creterea

gradului de siguraneste nso aciune costisitoare, necesitnd efectuarea de calcule tehnico-economice comparative, caracteristice fiecrei configuraii de reea.n practic se ntlnesc 3 categorii principale n care se pot ncadra configura iile

reelelor electrice:i. Reeaua radial, arborescent sau deschis se caracterizeaz prin simplitatea

structurii, fiind utilizat att la joas tensiune, ct i la nalt tensiune. Ea estealimentatde la o sursunic, fiind constituitdin una sau mai multe ramificaii,care urmeaztraseele pe care se aflconsumatorii.

ii. Reeaua buclat este alimentatde la mai multe capete (dousau trei surse). ncazul a dou surse de energie, reeaua poate fi constituit dintr-o linie simpl,alimentatde la ambele capete. Dactensiunile de alimentare sunt egale n moduli argument, reeaua alimentatpe la doucapete poate fi reprezentatca o reeainelar. Liniile de legtur, n cazul reelelor buclate, n-au discontinuiti ntresurse, astfel cacestea debiteazn paralel. Existena mai multor surse n paralelmrete gradul de sigurann alimentarea cu energie electric, dar costul lor estemai mare (include mai multe elemente constructive i o protecie mai complex).

iii. Reeaua complex buclat formeaz o structur analoag ochiurilor unei plase.Numrul surselor care debiteaz n paralel poate fi foarte mare (ordinul sutelor).Alimentarea consumatorilor prezint o siguran foarte ridicat, ns la un preridicat. Din aceast cauz, se pot adopta configuraii buclate, ns alimentareaconsumatorilor se va face radial, pe centre de consumatori, deconectnd anumitelinii de un capt.

2.5. Staiile electrice i posturile de transformare, elemente componente ale RE -

Definiii i clasificri

SEE este un ansamblu de centrale, staii, posturi de transformare i receptoare deenergie electric, conectate ntre ele prin liniile unei reele electrice.

n prezent n SEN sunt n funciune peste 1000 staii electrice de transformare i deconexiuni i peste 55000 posturi de transformare i puncte de alimentare.

Ca elemente principale ale unui SEE, staiile electrice, punctele de alimentare iposturile de transformare pot fi privite drept noduri electrice, extinse n spaiu sub forma

barelor colectoare, n care se injecteaz sau se consum energie printr-o serie de derivaiielectrice.Staia electric este un ansamblu de instalaii electrice i de construcii, inclusiv

anexele, care face parte dintr-un SEE i n care se realizeaz cel puin una din funcii:evacuarea puterii produse n centrale, conexiunea unor linii n vederea efecturii unui tranzitde putere, distribuirea energiei electrice unor consumatori la aceeai tensiune sau la altetensiuni.

Postul de transformare este o staie electricde transformare cobortoare, cu o puterepnla 2500 kVA, n care tensiunea este cobortde la o valoare medie (peste 1000 V) la

joastensiune, n scopul alimentrii reelelor electrice de utilizare.Clasificarea staiilor electrice

- Staii de evacuare - staii a cror rol este de a realiza injecia n SEE a puterii datoritracordrii directe pe bare a unor blocuri generator- transformator.

7/23/2019 c2_ise_2009

5/7

- Staii de conexiuni staii care realizeaz tranzitul de putere ntre 2 sau mai multepuncte ale SEE, la aceeai tensiune sau ntre diferite nivele de tensiune, n scopulinjeciei de putere pentru zonele de consum nconjurtoare, fr a alimenta directconsumatorii concentrai.

- Staii de distribuie staii care alimenteazdirect consumatori prin transformatoare

montate n staie sau prin linii de racord adnc.- Staii de racord adnc (SD particulare) sunt situate la consumator, alimentareafcndu-se prin aducerea direct a tensiunii nalte (f..t.) n apropierea centrului degreutate al sarcinii consumatorului, cu un numr minim de aparate i trepte detransformare intermediare.

2.6. Caracteristicile diferitelor tipuri de reele electrice

n general schema de organizare a reelelor electrice respecto structurde forma:

2.5.1. Reele electrice de nalti foarte nalttensiuneReelele electrice de f..t. (400, 750 kV) trebuie saibun grad mare de siguran. Au

de obicei o configuraie inelar, care acoper suprafaa unei zone mari, cu posibile legturispre sisteme nvecinate. n aceste reele debiteazcentralele de putere mare.

n cazul reelelor electrice de transport i distribuie de nalttensiune, se utilizeazderegultensiunea 110 kV (225 kV Frana).

Staiile de transformare 400/100 kV, 220/110 kV alimenteazn principal reeaua de110 kV, constituind pentru aceasta, mpreun cu centralele de putere mijlocie, puncte deinjecie.

n cazul marilor orae, reeaua de .t. i f..t. se transformdintr-o reea de conexiunecu SEE, ntr-o reea de distribuie pe suprafaa oraului. Reeaua ia n acest caz forma unui

inel, cu una sau mai multe legturi diametrale. Soluia adoptatpentru alimentarea marilororae constn construirea unor inele de linii electrice de .t. i f..t., care nconjoaroraul i

Sta ie de in ectare a uterii Centrale electrice localeSEN

Feeder alimentare .t. sau m.t.

Staie de transformare dealimentare

Feeder de alimentare m.t.

Punct de alimentare

Staie de transformare saude distribuie

Distribuitori de m.t.

Consumatori de m.t. Posturi detransformare

Distribuitori de j.t.

Consumatori

7/23/2019 c2_ise_2009

6/7

formeazun fel de sistem extins de bare colectoare, la care sunt racordate sursele locale iSEE. Mrirea capacitii de transport se realizeaz prin nmulirea numrului de linii careformeazinelul, ajungndu-se la un sistem cu mai multe inele concentrice, la aceeai tensiunesau tensiuni diferite.

Destinaii ale RED

- evacuarea puterii din centralele electrice de putere mijlocie (50 200 MW);- alimentarea unor zone urbane sau rurale cu mai multe tipuri de consumatori;- alimentarea unor consumatori concentrai de putere mare.

Structura REDAceste reele sunt formate din LE (aeriene sau n cablu) i staii de transformare

alimentate din centralele electrice sau sistemul de transport.Pentru distribuia de 110 kV se alege schema n bucl cu funcionare deschis,

alimentat de pe barele a dou puncte de injecie diferite sau de pe barele secionate aleaceluiai punct de injecie. Funcionarea RE de 110 kV este radial.

Staiile de 110/m.t. se realizeazcu maximum douuniti de transformare, cu puteriunitare 1025 MVA.

2.5.2. Reelele de medie tensiuneAceste reele alimenteaz cu energie electric reelele de joas tensiune, prin

intermediul posturilor de transformare (PT) de m.t./j.t., precum i unii consumatori industrialiracordai direct la m.t.

Din punct de vedere al modului de racordare la staiile de alimentare .t. (f..t.) / m.t.,reelele electrice de m.t. se clasificn:

- reele cu racordare direct PT m.t./j.t. sunt racordate direct la barele de m.t. ale STprin intermediul liniilor electrice de m.t.

- reele cu racordare indirect, prin staii de conexiuni PT sunt racordate prin linii dem.t. la barele staiilor de conexiuni, alimentate din ST prin linii care nu au alte sarcinipe ele.Reelele de m.t. situate ntre barele de alimentare i punctele de alimentare se numesc

reele de fideri, iar reelele de m.t. situate ntre punctele de alimentare i barele consumatorilorsau ntre barele consumatorilor i barele de alimentare (distribuie direct) se numesc reele dedistribuie.

RE de m.t. sunt formate din linii electrice (subterane n zonele urbane cu densitatemare de construcii sau aeriene n zonele din afara localitilor urbane, n mediul rural sau laperiferia oraelor) i PT.

Configuraii- simplu buclatsau n bucldeschis n mediul urban

- schemradial n special n mediul rural.O importandeosebitn cazul acestor reele o are alegerea tensiunii optime din gamatensiunilor medii: 360 kV. Aceasta se face pe criterii economice, determinate de valoareapierderilor de putere i energie electric, condiionate de densitatea de sarcin (26MVA/km2). n Romnia s-au dezvoltat reelele de 20 kV.

2.5.3. Reelele de joastensiuneAceste reele alimenteaz cu energie electric consumatorii, formai din iluminatul

public i particular, motoare mici, precum i ateliere sau mici ntreprinderi industriale.Energia electricla aceti consumatori se distribuie printr-o reea de joastensiune (230/400V, 240/415 V, 277/480 V), conectatla una de m.t.

Schemele de conexiuni din reelele electrice de j.t. depind n principal de valoareasarcinii specifice (MVA/km2) i de necesitatea unui grad de rezervare superior. Se ntlnesc

7/23/2019 c2_ise_2009

7/7

astfel reele att cu configuraii radiale (scheme simple, cu exploatare uoar, dar grad desiguran n alimentarea consumatorilor redus), ct i cu configuraii buclate (oferposibilitatea alimentrii consumatorilor pe mai multe ci, de la aceeai surssau de la sursediferite, reducndu-se mult pierderile de energie i mbuntindu-se nivelul de tensiune) saucomplex buclate (permite reducerea rezervei n transformatoare i conductoare pe partea de

m.t. i j.t., fra micora gradul de sigurann alimentare al consumatorilor).Dezvoltarea acelor soluii de dezvoltare urbanisticcaracterizate de construcii nalte,au determinat creterea sarcinilor specifice i perfecionarea echipamentelor electrice i amijloacelor de ntreinere i intervenie n caz de avarie n RED.

n aceste condiii este posibilrevenirea la scheme radiale, care necesitinvestiii multmai mici i o exploatare ai uoardect reelele complex buclate.

n general soluiile adoptate sunt:- configuraie radialn regim normal de funcionare pentru densiti de sarcinreduse;- configuraie buclat n zonele centrale ale oraelor sau pentru alimentarea unor

consumatori importani;de tip:

- cablu subteran n mediul urban;- (cablu) aerian n mediul rural.